IEE > Forschung > Projekte > Abgeschlossene Projekte > SOFC-Brennstoffzelle mit Anodenabgasrückführung (AAGR)

SOFC-Brennstoffzelle mit Anodenabgasrückführung (AAGR)

Problem:

Das diesem Forschungsantrag zugrunde liegende neuartige Konzept verfolgt einen integrativen Ansatz für das Gesamtsystem Reformierung und Brennstoffzelle, wobei der Wirkungsgrad erheblich verbessert werden soll. Die Zielsetzung wird durch partielle Rückführung des Anodenabgases der Brennstoffzelle erreicht. Dieses Gas verfügt über Wasserdampf und Kohlendioxid, welche effizient für die Reformierung des als Brenngas eingesetzten Propans zu einem Wasserstoff- und Kohlenmonoxidgemisch für die SOFC-Brennstoffzelle eingesetzt werden kann. Zugleich kann die thermische Energie des heißen Anodenabgases in direkter Wärmerückführung ergiebig eingekoppelt werden.

Ziel:

Das Forschungsprojekt weist einen stark interdisziplinären Charakter auf, in dem verfahrenstechnische Herausforderungen (Anlagen- und Reaktordesign) mit regelungstechnischen Fragestellungen (Gasrückführung, Umschalten vom Anfahrprozess zur AAGR) gekoppelt sind.

 

Das Institut für Elektrische Energietechnik ist in diesem Projekt für die Konzipierung der Regelung des AAGR-Systems und die Umsetzung der Steuerung für den Teststand verantwortlich.

Projektstand:

Die SOFC wird in diesem Projekt in einem regelungstechnisch sehr komplexen System betrieben. Die Rückführung des Anodenabgases bringt es mit sich, dass der Reformer nun im Gegensatz zum Anfahrbetrieb (mit exotherm arbeitender partieller Oxidation - POX) endotherm arbeitet und Wärmezufuhr aus der Nachbrennkammer benötigt. Gleichzeitig muss am SOFC-Stack elektrische Leistung abgenommen werden, um Anodenabgas zu erzeugen, dabei darf der Stack aber seinen optimalen Temperaturbereich nicht verlassen. Der AAGR-Betrieb und insbesondere die Umschaltung zwischen Anfahr- und AAGR-Betrieb sind durch die komplexen Verkopplungen der einzelnen Größen eine regelungstechnische Herausforderung.

 

Im IEE wurde ein Simulationssystem konzipiert und aufgebaut, mit dem die Regelung des AAGR-Gesamtsystems hardwarenah getestet werden kann, ohne direkt am Teststand arbeiten zu müssen. Dazu wurde die später am SOFC-Teststand zur Regelung und Betriebsführung eingesetzte SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) mit einem Matlab™-dspace™-System gekoppelt. Damit kann das vom Projektpartner IWBT der TU-Braunschweig in der Software Matlab/Simulink™ erstellte Modell die Sensordaten für die SPS zur Verfügung stellen.

Bild 1: Simulationssystem mit Matlab-dspace-Verbindung und SPS

Industriepartner:

CUTEC Institut GmbH, Clausthal-Zellerfeld

ZBT gGmbH, Duisburg

Bearbeiter:

 
Dipl-Ing. Hanno Stagge
Tel.: +49 5323 72-2594
Mail: stagge@iee.tu-clausthal.de
 
       
Dipl-Ing. Torben Küster
Tel.: +49 5323 72-2938
Mail: torben.kuester@tu-clausthal.de
 
Nach oben
 

Sitemap  Datenschutz  Impressum
© TU Clausthal 2019